(57)【要約】【課題】φ２．０以下のツイストドリルにおいてドリル直径の１５倍まで安定して切削出来るツイストドリルを提供する。【解決手段】φ２．０以下で、且つ、溝長がドリル直径の１５倍以上のツイストドリルであり、該ツイストドリル先端部の溝の捩れ角β１は３０°以上４０°以下、溝後端部の捩れ角β２がβ１−１０°以上−３°以下、該ドリル溝の捩れ角がドリル先端部から溝後端部にかけて斬減し、ドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて１００ｍｍにつき０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の比率で小さくしたことを特徴とするツイストドリルである。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
φ２．０以下で、且つ、溝長がドリル直径の１５倍以上のツイストドリルであり、該ツイストドリル先端部の溝の捩れ角β１は３０°以上４０°以下、溝後端部の捩れ角β２がβ１−１０°以上−３°以下、該ドリル溝の捩れ角がドリル先端部から溝後端部にかけて斬減し、ドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて１００ｍｍにつき０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の比率で小さくしたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項２】
請求項１記載のツイストドリルにおいて、該ドリルの少なくとも切れ刃を有する先端部分に硬質物質を１μｍ以上３μｍ以下の厚さ、１層又は複層設けたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドリルにおいて、該ドリルの溝部の面粗さを０．３Ｓ以上１．５Ｓ以下としたことを特徴とするツイストドリル。
【請求項４】
請求項１乃至３いずれかに記載のドリルにおいて、該ドリルの基体が超硬合金製であることを特徴とするツイストドリル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、φ２．０以下のツイストドリルにおいてドリル直径の１５倍まで切削出来るとを特徴とするツイストドリルに関する。
【背景技術】
【０００２】
φ２．０以下の細いドリルで穴加工を行なう場合、ドリル剛性が乏しいため折損等のトラブルが多く、ましてドリル直径の１５倍程度の深い穴加工になると折損比率が一段と高まり、熟練を積んだ作業者でも難しい加工である。ドリルの折損防止のためドリル溝後端部とシャンク部の接合部の形状を工夫したドリルが用いられているが、切屑の生成と排出ならびにドリル剛性の点より検討しないと安定加工は困難である。このような例として、特許文献１がある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１８１０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明は、φ２．０以下の細いドリルで穴加工を行なう場合、折損等のトラブルを回避し安定加工を実現するため、切削抵抗の低減と切屑の排出性の向上、ドリル剛性の確保と耐久性の観点から検討し、ドリル直径の１５倍まで安定して切削出来るドリルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願発明は、φ２．０以下で、且つ、溝長がドリル直径の１５倍以上のツイストドリルであり、該ツイストドリル先端部の溝の捩れ角β１は３０°以上４０°以下、溝後端部の捩れ角β２がβ１−１０°以上−３°以下、該ドリル溝の捩れ角がドリル先端部から溝後端部にかけて斬減し、ドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて１００ｍｍにつき０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の比率で小さくしたことを特徴とするツイストドリルであり、ドリル剛性が乏しくても折損等のトラブルを回避し安定加工を実現するため、上記構成により、ドリル剛性を付与し、ドリル溝後端部の溝の容積をおおきくすることで切屑の排出を良好にした。更に、切れ刃を有するドリル先端部分にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等のような硬質物質を１μｍ以上３μｍ以下の厚さで１層又は複層形成し耐久性を向上させると共に、ドリルの溝部の面粗さを０．３Ｓ以上１．５Ｓ以下として切屑の滑りをよくすることで、ドリル直径の１５倍まで安定して切削することが出来る。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によって、φ２．０以下のツイストドリルにおいてドリル直径の１５倍まで安定して切削出来るツイストドリルを提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
φ２．０以下の細いドリルで、且つ、溝長がドリル直径の１５倍以上のツイストドリルで穴加工を行なう場合、ドリル断面積はドリル径の比率の２乗に反比例して減少するので、細くなるに従いドリル本体の剛性が極端に乏しくなり折損が発生しやすい、さらに加工穴が深くなるとこの傾向は顕著になり熟練を積んだ作業者でも難しい加工である。これらのことより、φ２．０以下で、且つ、溝長がドリル直径の１５倍以上の細いドリルでは安定加工を実現するため、切削抵抗の低減と切屑の排出性の向上、ドリル剛性の確保と耐久性の観点から検討しなければならない。まず切削抵抗のうちスラスト抵抗はドリル軸にまっすぐに作用するのでこの方向の力に対してドリルは比較的強靭であるので、スラスト抵抗よりもドリルの捩りによる折損を誘発する切削トルクの減少を計ることが必要である。ドリル先端部の溝の捩れ角β１を大きくすれば切削トルクは減少するが４０°以上ではドリルの刃物角が小さくなりチッピングしやすく、３０°以下では切削性が低下して切削トルクが増大し折損の危険がたかくなるのでドリル先端部の溝の捩れ角β１を３０°以上４０°以下の範囲とした。
切削トルクを減少するためドリル先端部の溝の捩れ角β１を大きくしたが、この結果ドリルの捩り剛性は低下するのでこれを改善するため、ドリル溝後端部の捩れ角β２を小さくする。ドリル溝後端部の捩れ角β２をβ１−３°以下ではドリルの捩り剛性低下を補完することができず、−１０°以上ではドリル溝の捩れ角が小さくなって、切屑排出のスクリュー効果が減少し切屑詰まりを誘発するので、溝後端部の捩れ角β２をドリル先端部の溝の捩れ角β１−１０°以上−３°以下の範囲とした。またドリル溝の捩れ角をドリル先端部から溝後端部にかけて斬減することで、切屑排出のスピードを除除に増加し切屑詰まりの防止を計っている。
【０００８】
ドリルは切屑排出道程が長く、切屑詰まりよる折損が多いので、切屑詰まりを軽減するためドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて減少させ切屑の排出をよくした。心厚の減少は１００ｍｍにつき０．２ｍｍ以下では切屑詰まりの危険が高く、０．４ｍｍ以上ではドリル剛性が低下するので０．２ｍｍ以上０．４ｍｍ以下の範囲とした。ドリルを切削中の摩耗や、切削温度等の影響を減じてドリル寿命延長ためＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ等のような硬質物質を被覆するが、被覆層が厚くなると切れ刃が丸みを帯びて鈍化し切削抵抗が増大し折損しやすくなるので被覆層の厚さを３μｍ以下とし、被覆層が薄いと直ぐに被覆層が失われてドリル摩耗が進行するので１μｍ以上の範囲とした。切屑はドリルの溝を伝って排出されるので、溝中の切屑の滑り状態が切屑詰まりに大きく関与し、特に切屑排出道程が長い深い穴加工の場合は影響の度合いが大きい。切屑の排出性を向上させる要因の一つにドリルの溝部の面粗さがあるが、ドリルの溝部の面粗さが１．５Ｓ以上では切屑の滑りが悪く切屑詰まりの危険性が高い、０．３Ｓ以下では溝面粗度向上のための研磨に時間を要し非生産的なため１．５Ｓ以下０．３Ｓ以上の範囲とした。
【実施例】
【０００９】
（実施例１）
本発明例１〜２５として、超硬合金製のドリル直径＝０．５ｍｍ、シャンク径＝３．０ｍｍ、ドリル溝長＝１０ｍｍ、ドリル全長＝５０ｍｍ、心厚＝０．１ｍｍで先端部よりドリル溝後端部に向けて１００ｍｍにつき０．３ｍｍ比率で小さくし、先端角１３５°、ＴｉＡｌＮを２．５μｍ被覆、溝部の面粗さを１．０Ｓとし、ドリル先端部の溝の捩れ角β１と溝後端部の捩れ角β２を表１としたものを用いた。
本発明例又は比較例を各々２本を用い、切削条件、切削速度Ｖ＝５０ｍ／ｍｉｎ、送り量ｆ＝０．０１ｍｍ／ｒｅｖ、ウェット雰囲気でＳ５０Ｃの生材を１．５ｍｍ毎のステップを５回繰り返して７．５ｍｍ深さで１００穴加工し、加工の状況を調査した。尚、溝部の面粗さは３Ｍｐａのウォータージェット噴流の中に２０μｍのＧＣ研磨材を混流し５秒間噴射した。
【００１０】
【表１】
2005177895.tif 000002
【００１１】
表１に示す通り、本発明の仕様範囲内の形状は、安定した穴加工が行なえたが、仕様範囲外の形状はいずれも折損し不安定であった。
【００１２】
（実施例２）
本発明例又は比較例２６〜３０として、実施例１と同一仕様でドリル先端部の溝の捩れ角β１＝３５°、溝後端部の捩れ角β２＝２８度で、ドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて小さくしその比率を表２としたものを用い、実施例１と同様な切削諸元で穴加工し加工の状況を調査し状態を表２に併記する。
【００１３】
【表２】
2005177895.tif 000003
【００１４】
表２に示す通り、本発明の仕様範囲内の形状は、安定した穴加工が行なえたが、仕様範囲外の形状はいずれも折損し不安定であった。
【００１５】
（実施例３）
本発明例又は比較例３１〜３５として、実施例２と同一仕様でドリルの心厚を先端部よりドリル溝後端部に向けて１００ｍｍにつき０．３ｍｍの比率で小さくし、ＴｉＡｌＮの被覆の厚さを表３としたものを用い、実施例１同様に穴加工し、加工後の刃先の逃げ面摩耗幅を調査し状態を表３に併記する。
【００１６】
【表３】
2005177895.tif 000004
【００１７】
表３に示す通り、本発明の仕様範囲内の形状は、摩耗の進行が少ないく安定した穴加工が行なえたが、仕様範囲外の形状は摩耗の進行が著しく進行していたり、折損したりと不安定であった。
【００１８】
（実施例４）
本発明例又は比較例３６〜３９として、実施例３と同一仕様でドリルの溝部の面粗さを表４としたものを用い、実施例１と同様な内容で１００穴加工し加工の状態を調査し表４に併記す。尚、溝部の面粗さは３Ｍｐａのウォータージェット噴流の中に２０μｍのＧＣ研磨材を混流し５秒〜１０秒の間噴射して所定の面粗さを得たが、０．２Ｓ試料は２０秒の間噴射しても得られなかったので中止した。それ以外の面粗さのものは表４としたものを用い、実施２と同様に穴加工し加工の状況を調査し状態を表４に併記する。
【００１９】
【表４】
2005177895.tif 000005
【００２０】
表４に示す通り、本発明の仕様範囲内の形状は、安定した穴加工が行なえたが、仕様範囲外の形状は、折損が発生し不安定であった。